Elektrický posilovač řízení: účel, konstrukce mechanismu, princip fungování a také klady a zápory

35letý Moskvich-2141 za cenu nové Lada Granta: model se prodává za 797 tisíc rublů

Dealer přináší luxusní SUV Infiniti QX450 o výkonu 80 koní se vzduchovým odpružením

Geely patentuje nový elektrický crossover: Galaxy E5 se může brzy objevit v Rusku

Populární za týden

Automobiloví experti vysvětlují, proč již nejsou potřeba dieselová auta

Dopravní policista ukončil otázku: který blinkr by měl být použit na kruhovém objezdu

Dopravní policista varuje před hrozivými následky použití automatického startu

Vlajková loď Chery zlevnila o 800 tisíc rublů: Tiggo 9 se prodává s velkými slevami

Proč se ukázalo, že minivan VAZ-2120 „Nadezhda“ není pro nikoho užitečný, navzdory pohonu všech kol a prostornému interiéru

Jedním z problémů, kterým čelí automobiloví inženýři, je lehkost řízení. Po dlouhou dobu byl tento problém řešen jedním způsobem; Zvětšil se průměr volantu a zvýšil se převodový poměr. Tato metoda umožnila snadno ovládat i těžká nákladní vozidla. Inženýři přitom nekladli žádné požadavky na komfort. Řidič proto musel udělat 5-6 otáček obrovským volantem, což bylo krajně nepohodlné. Moderní odborníci však našli elegantnější řešení problému – elektrický posilovač řízení.

Účel a výhoda

V technických dokumentech je elektrický posilovač řízení označen jako ESP. Překlad této zkratky z angličtiny znamená „elektrický posilovač řízení“. Je to alternativa k hydraulickému posilovači. Hlavním účelem elektrického zesilovače je snížit námahu vyvíjenou motoristou na volant při řízení automobilu.

Samotný elektrický zesilovač je high-tech jednotka, která funguje na bázi elektroniky. To znamená, že hydraulika je z procesu zcela vyloučena. Toto zařízení si rychle získává oblibu mezi automobilovými nadšenci a výrobci automobilů. Na rozdíl od hydraulického posilovače má nižší výrobní náklady. Navíc se takový prvek snadněji udržuje a méně často se láme. Elektrický zesilovač je řízen pomocí různých senzorů. Analyzují přijatá data a předávají je ve formě signálů mechanismům, které jsou zodpovědné za otáčení kol. Elektrické zesilovače jsou každým rokem zdokonalovány. Výrobci je vylepšují a snižují počet možných poruch. Hlavní výhody elektrického posilovače oproti hydraulickému mechanismu:

• spolehlivost;
• šetrnost k životnímu prostředí a technická bezpečnost;
• schopnost řídit vozidlo v automatickém režimu;
• tichý provoz;
• jednoduchá údržba;
• snadné a plynulé ovládání stroje;
• schopnost řídit auto, pokud ESD selže;
• zajištění konzistence mezi úhly natočení a úměrnosti mezi odporovými silami.

Mechanismus zařízení

Podle svého strukturálního principu se EUR radikálně liší od klasického mechanismu. Konstrukce elektrického zesilovače přímo závisí na výrobci. Nejběžnější varianta se skládá z elektromotoru na sloupku řízení, mechanické převodovky a řídicího systému založeného na elektrické jednotce. Každý detail má svou důležitou roli.

Elektrický motor

Elektromotor je obvykle asynchronní elektromotor. To je to, co uvádí EUR do pohybu. Existuje několik uspořádání elektromotorů:

• elektromotor přenáší sílu na hřídel řízení;
• elektrická jednotka působí na hřeben řízení.

V prvním případě je elektrický zesilovač zabudován přímo do sloupku řízení. Elektromotor přenáší točivý moment na hřídel řízení pomocí mechanické převodovky. Druhá možnost je však nejoblíbenější a nejžádanější. Říká se mu také EMUR nebo elektromechanický posilovač řízení. Konstrukčně se může skládat ze dvou ozubených kol nebo zesilovače s paralelním pohonem. První mechanismus přenáší točivý moment pomocí jednoho z ozubených kol. Na druhém je točivý moment přenášen přes elektromotor. Zesilovač paralelního pohonu přenáší energii přes řemenový pohon nebo matici s kuličkovým šroubem.

Převodovka

Převodovka je mechanický převod, který se skládá z ozubeného kola a šnekového prvku. Tvar zařízení se může lišit v závislosti na konkrétním modelu vozu a také na technických možnostech výrobce. Převodovka je nezbytná pro převod síly otáčení volantem na hřeben řízení nebo z volantu na elektromotor. Ke spojení dílů zpravidla dochází pod úhlem devadesáti stupňů.

Řídicí systém

Řídicí systém elektronického zesilovače zahrnuje:

• vstupní senzory;
• elektronická řídicí jednotka;
• výkonné zařízení.

Vstupní senzory se zase dělí na:

• snímač točivého momentu na volantu;
• snímač úhlu natočení volantu.

Řídicí systém zesilovače navíc využívá informace, které jsou přenášeny z řídicí jednotky ABS (snímače otáček kol) a z řídicí jednotky hnacího ústrojí (snímač otáček klikového hřídele). Zařízení zpracovává přijatá data a dává příkazy mechanismu hlavy.

Princip činnosti

Elektronový zesilovač svým principem činnosti trochu připomíná klasickou verzi, ovšem s přidáním elektroniky. Na začátku procesu musí řidič otočit volantem doleva nebo doprava. V tomto okamžiku je torzní hřídel zkroucená a na zadní straně se pohybuje. Senzory přítomné v mechanismu čtou všechny informace a přenášejí je do počítače. Elektronická jednotka tato data analyzuje a porovnává s výkonem jiných senzorů. Výsledkem je, že ECU vypočítá sílu pro elektromotor, kterou je třeba vyvinout, aby bylo otáčení volantu snazší.

Elektromotor zase po obdržení příkazu z ECU začne působit na hřeben řízení nebo hřídel (v závislosti na typu ESP). Rychlost zpracování přímo závisí na síle proudu. Čím větší je, tím více se mechanismus otáčí a naopak. Kromě standardní provozní situace EUR lze testovat i další režimy, a to:

• auto zatáčí vysokou rychlostí;
• otáčení se provádí při nízkých rychlostech;
• udržování kol v hlavní poloze (vystředěné);
• návrat kol z krajní do střední polohy;
• další variace při střední rychlosti.

Výhody a nevýhody

Elektronický zesilovač, jako každý mechanismus, není bez chyb. Má však mnohem více výhod. Mezi ně patří:

• palivová účinnost (kvůli nedostatečnému zatížení pohonné jednotky nedochází k plýtvání dalším palivem);
• spolehlivost (žádná hydraulika, žádné netěsnosti nebo únik oleje);
• snadná údržba;
• kompaktní celkové rozměry;
• vibrace z pneumatik se nepřenášejí na volant;
• dobrá interakce mezi řidičem a zařízením;
• je možné nezávisle upravit charakteristiky;
• implementace dalších jízdních asistentů.

Pokud jde o nevýhody mechanismu, jsou následující:

• není možnost použít ESD na nákladních vozidlech (Volvo v současné době aktivně pracuje na vytvoření podobného mechanismu, ale zatím se nedostalo do výroby);
• je vybaven pouze drahými automobily nebo vlajkovými úpravami vozidel kvůli jejich vysoké ceně;
• špatná ochrana proti vlhkosti.

Za zmínku stojí, že hlavním rozdílem mezi EUR a klasickou hydraulikou a zároveň její hlavní výhodou je možnost implementace dalších bezpečnostních systémů. Vůz může být například dodatečně vybaven autopilotem, systémy automatického parkování a udržování v jízdním pruhu, mechanismem řízení a dalšími službami.

Hlavní poruchy

Elektrický posilovač volantu nelze nazvat ideálním mechanismem. Dříve nebo později, stejně jako ostatní zařízení, bude vyžadovat opravu. Nejjistější známkou toho, že mechanismus vyžaduje pozornost, je výskyt odpovídající ikony na palubní desce. Ukazatel ukazuje volant a vykřičník. U některých modelů se nápis ESP jednoduše rozsvítí, ale to na podstatě nic nemění. Podle statistik jsou jako první vyměněny senzory. Nejčastěji selhávají snímače otáčení volantu a točivého momentu. Může se také porouchat elektrický motor, kterým se provádí hlavní ovládání mechanismu. Další možnou poruchou je porucha elektronického disku. Obvykle se instaluje do modernějších vozidel. Díky elektronickému disku se čte úhel natočení volantu a také ostrost a síla vynaložená řidičem.

Nejspolehlivějším prvkem je ECU. Faktem je, že v elektrické jednotce je instalována další záložní jednotka, která začne fungovat, pokud první selže. Můžeme dojít k závěru, že pohyblivé mechanismy jsou nejvíce náchylné k poruchám. ESD však neustále vylepšují výrobci, kteří se snaží snížit možnost poruch na minimum. Takže v mnoha moderních autech může elektrický posilovač pracovat na senzorech jiných bezpečnostních systémů a číst informace z jejich řídicích jednotek.